V5 Thema 4 DNA B6 Genetische Variatie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Thema 4 DNA

B6

Genetische variatie:

mutatie en recombinatie

Leerdoelen

• Je kunt de verschillende typen en uitwerkingen van mutaties beschrijven

Genetische variatie: Mutaties

Je kunt benoemen......

..... wat een mutatie is.

..... welke mutaties voorkomen.

..... wat de oorzaken van mutaties kunnen zijn.

..... wat de gevolgen van mutaties kunnen zijn.

Begrippen B6 Genetische variatie

- mutatie

- substitutie

- deletie

- insertie

- puntmutatie

- genoommutatie

- non-disjunctie

- trisomie-21

- mutagene straling

- mutagene stoffen

- DNA-repairsysteem

- nuclease

 - suppressorgen

- proto-oncogen

- oncogen

- goedaardige tumor

- kwaadaardige tumor

- metastase

- recombinatie

- crossing-over

- haplotype

Mutaties

Mutaties: veranderingen in basenvolgorde van DNA.

Varianten:

Puntmutatie (genmutatie) -->

chromosoommutatie

genoommutatie

Puntmutatie

Er zijn verschillende typen mutaties, de eerste is de puntmutatie: een verandering in één nucleotidepaar.

Substitutie: vervanging van nucleotiden door andere nucleotiden.

Deletie: nucleotiden zijn uit het DNA verwijderd.

Insertie: nucleotiden zijn aan het DNA toegevoegd.

sem gaf een vis aan els die bij ans zat

Het maakt verschil in hoe codons worden afgelezen, als in deze zin een nucleotide (letter e uit woord 'een') wordt verwijderd:

dan krijg je na mutatie:

sem gaf env isa ane lsd ieb ija nsz at

Er wordt dan een ander eiwit gemaakt, of het gen wordt onleesbaar.

Genoommutatie

Hierbij verandert het aantal chromosomen in een cel. Oorzaken, bij het ontstaan van geslachtscellen:

- Tijdens meisose I blijft een paar homologe        chromosomen aan elkaar 

- Tijdens meiose II gaan de beide chromatiden    van een chromosoom niet uit elkaar. 

--> Non-disjunctie

Meestal is de zygote niet levensvatbaar, wel bij bijv Trisomie 21: syndroom van Down.

Chromosoommutatie

Wanneer er tijdens de meiose delen van een chromosoom afbreken en zich aan een ander chromosoom hechten, spreken we van een chromosoommutatie.

Elk chromosoom heeft zijn eigen haplotype, de unieke combinatie van allelen die op één chromosoom voorkomt. Dit haplotype kan veranderen bij crossing-over: twee chromatiden van homologe chromosomen kunnen tijdens meiose I stukken DNA uitwisselen, zie rood&blauw in de afbeelding->

Mutaties

Chromosoommutaties  -->

chromosoom wordt korter/langer; een stukje chromosoom wordt verplaatst

Oorzaken mutaties

- Fouten tijdens DNA-replicatie

- Virussen, bacterien en schimmels

- DNA-schade door invloeden van buitenaf: 

- radioactieve-/röntgen-/

UV-straling 

- chemische stoffen (= mutagene stoffen)

- kanker (carcinogene stoffen)

Effect van mutaties

Mutaties kunnen in elke cel optreden. 

Maar de mutaties hebben geen effect als:

• maar één cel muteert 
  
• het gemuteerde gen/allel niet gebruikt wordt
  
• de puntmutatie codeert voor hetzelfde aminozuur
• een recessieve mutatie ontstaat

Gevolgen mutaties

Mutant: een organisme waarbij een mutatie in het fenotype te zien is.

> Geen gevolg (neutrale mutatie)

> Positief gevolg (nieuwe eigenschap)

> Negatief gevolg (verlies van eigenschap)

Effecten:

- eiwit werkt niet meer (bv. bij albinisme)

- stoornissen (syndroom van Down)

- embryo niet meer levensvatbaar (miskraam)

- variatie in genotype van een soort (voordeel in veranderlijk milieu) cfr Darwin

mutatie in lichaamscel / mutatie in geslachtscel

Het DNA-repairsysteem

In cel zijn continu enzymen  op zoek naar fouten in replicatie en worden de fouten hersteld. Eerder kan cel niet delen. Het tumorsuppressorgen zorgt ervoor dat de celcyclus stil komt te liggen.

Bij teveel of onherstelbare schade: apoptose (celdood) gestart

Het DNA-repairsysteem 1

Per dag vinden er een heleboel mutaties plaats, welke continu opgespoord en gerepareerd worden door het DNA-repairsysteem. 

Tijdens de replicatie:

DNA-polymerase merkt verkeerd ingebouwde of kapotte nucleotiden op en zorgt er vervolgens voor dat de juiste worden ingebouwd. Het enzym ligase plakt het nieuwe aan het oude DNA. 

Het DNA-repairsysteem 2

Wanneer DNA-replicatie in een cel plaatsvindt voordat de enzymen hun werk hebben voltooid, zorgt het suppressorgen dat de celcyclus stil komt te liggen en de dochtercellen niet ook dezelfde DNA-schade hebben. Er zijn twee opties: óf diverse eiwitten, gemaakt door expressie van het suppressorgen, voorkomen dat de cel zich deelt voor de schade is hersteld, óf een cel met teveel of onherstelbare schade gaat door diezelfde eiwitten over tot apoptose.

Ontstaan van kanker

• Suppressorgenen en proto-oncogen reguleren celdeling van lichaamscellen
• Na mutatie in suppressorgen geen rem meer op celcyclus. Alle dochtercellen krijgen de mutatie mee
• Proto-oncogen: vóór-kankergen. Door mutatie of toename genexpressie kan proto-oncogen veranderen in oncogen (zorgt voor abnormaal snel groeien en delen van de cel
• Tumorsuppressorgenen: wanneer dit gen er niet voor zorgt dat cel overgaat tot apoptose, kan gezwel (tumor) ontstaan
• Tumor: geen verstoring weefsel en  geen cellen uitzaaien dan goedaardig
• Kanker: kwaadaardige tumor. Weefselstructuur kapot door behoefte aan voeding dus bloedtoevoer en cellen laten los voor elders gezwel

Het ontstaan van kanker

Recombinatie

Tijdens de meiose ontstaat genetische variatie door recombinatie van allelen. In deze cel zijn 6 chromosomen te zien, 3 paren (3 rood, 3 blauw, zie dezelfde vorm = homologe chromosomen). Bij de mens kunnen er uit 23 chromosomenparen 2^23 = 8 388 608 verschillende combinaties van geslachtscellen ontstaan.

Door crossing-over (volgende dia) neemt de recombinatie toe en ontstaan er meer verschillende geslachtscellen.

Crossing-over tijdens meiose

In welke cellen kan een mutatie de grootste uitwerking krijgen, in lichaamscellen of in geslachtscellen?

1. in geslachtscellen
2. in lichaamscellen

Zijn pigmentvlekken erfelijk of niet?

1. Ja, erfelijk
2. nee, niet erfelijk

1. beide mutaties kunnen kwaadaardig zijn
2. enkel links is kwaadaardig
3. enkel rechts is kwaadaardig
4. beiden zijn niet kwaadaardig

Huiswerk

Maak opdrachten 39 t/m 47